JPH11250916A - 集電体被覆用材料、集電体、リチウムイオン二次電池用電極とその製造方法、及び電池 - Google Patents
集電体被覆用材料、集電体、リチウムイオン二次電池用電極とその製造方法、及び電池Info
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- JPH11250916A JPH11250916A JP10062133A JP6213398A JPH11250916A JP H11250916 A JPH11250916 A JP H11250916A JP 10062133 A JP10062133 A JP 10062133A JP 6213398 A JP6213398 A JP 6213398A JP H11250916 A JPH11250916 A JP H11250916A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極集電体に対する密着力、電極活物質の保
持力に優れ、かつサイクル特性に優れた電解液二次電池
を提供する。 【解決手段】 ポリマーを1種または2種以上混合して
なる集電体表面被覆材で、引張り強さ0.1Kgf/c
m2〜500Kgf/cm2、伸び50%〜4,000
%、かつ体積固有抵抗値106Ωcm以上の集電体表面
被覆用材料材を用いる。
持力に優れ、かつサイクル特性に優れた電解液二次電池
を提供する。 【解決手段】 ポリマーを1種または2種以上混合して
なる集電体表面被覆材で、引張り強さ0.1Kgf/c
m2〜500Kgf/cm2、伸び50%〜4,000
%、かつ体積固有抵抗値106Ωcm以上の集電体表面
被覆用材料材を用いる。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は電気化学素子、特に
リチウムイオン二次電池の電極に用いられる集電体の表
面被覆用材料、表面をポリマーによって被覆された集電
体、及びその集電体を用いたリチウムイオン二次電池用
電極の製造方法、及びそれを用いた電池に関する。
リチウムイオン二次電池の電極に用いられる集電体の表
面被覆用材料、表面をポリマーによって被覆された集電
体、及びその集電体を用いたリチウムイオン二次電池用
電極の製造方法、及びそれを用いた電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ノート型コンピューター、携帯電
話、電子手帳をはじめとする携帯端末が急速に普及して
いる。これに伴い、これらの電源に用いられる二次電池
やキャパシター等の電気化学素子(現在は、特にリチウ
ムイオン二次電池が多用されている)の小型化、軽量
化、高性能化に加え、コストダウンが強く求められてい
る。こうしたニーズを満足させるため、あらゆる角度か
ら電気化学素子の改良が進められており、小型化、軽量
化、高性能化、及びコストダウンに有効であることか
ら、集電体についても多くの技術が開発されている。
話、電子手帳をはじめとする携帯端末が急速に普及して
いる。これに伴い、これらの電源に用いられる二次電池
やキャパシター等の電気化学素子(現在は、特にリチウ
ムイオン二次電池が多用されている)の小型化、軽量
化、高性能化に加え、コストダウンが強く求められてい
る。こうしたニーズを満足させるため、あらゆる角度か
ら電気化学素子の改良が進められており、小型化、軽量
化、高性能化、及びコストダウンに有効であることか
ら、集電体についても多くの技術が開発されている。
【0003】ところでニッケル水素電池、リチウムイオ
ン二次電池、或いは非水電解液キャパシター等の電気化
学素子の電極に用いられている集電体には金属が多用さ
れている。例えば、リチウムイオン二次電池(以下、単
に電池ということがある)の場合、正極及び負極の電極
に用いられる集電体は通常アルミニウム、銅、鉄、ニッ
ケル、チタン、ステンレスなどの金属が用いられてい
る。電極はこうした金属よりなる集電体に活物質、バイ
ンダー及び液状物質を含有するスラリーを塗布し、液状
物質を乾燥して活物質層を施して製造される。製造され
た電極は、さらに、セパレーターと組み合わされて、1
80度に折り曲げられたり、細く緻密に捲回されたりし
た後、外装缶に挿入され、電解液が加えられて電池が製
造される。したがって電極は、このような電池の製造工
程においても活物質と活物質、及び活物質と集電体がし
っかり結着されていることが重要である。また、電池は
充放電の繰り返しに合わせて活物質の体積は膨張と収縮
作用が繰り返されるので、充放電によっても活物質と活
物質、及び活物質と集電体がしっかり結着されているこ
とが重要である。こうした活物質同士、及び活物質と集
電体とを結着させているのは、活物質層に含有している
バインダーである。従ってバインダーの結着性が電池の
寿命や生産性を決めることもしばしば起こる。即ち結着
性が低く、活物質が集電体から容易に剥離してしまう場
合、電池の生産性は低下し、または電池は製造できても
その電池の劣化が早く訪れることとなる。
ン二次電池、或いは非水電解液キャパシター等の電気化
学素子の電極に用いられている集電体には金属が多用さ
れている。例えば、リチウムイオン二次電池(以下、単
に電池ということがある)の場合、正極及び負極の電極
に用いられる集電体は通常アルミニウム、銅、鉄、ニッ
ケル、チタン、ステンレスなどの金属が用いられてい
る。電極はこうした金属よりなる集電体に活物質、バイ
ンダー及び液状物質を含有するスラリーを塗布し、液状
物質を乾燥して活物質層を施して製造される。製造され
た電極は、さらに、セパレーターと組み合わされて、1
80度に折り曲げられたり、細く緻密に捲回されたりし
た後、外装缶に挿入され、電解液が加えられて電池が製
造される。したがって電極は、このような電池の製造工
程においても活物質と活物質、及び活物質と集電体がし
っかり結着されていることが重要である。また、電池は
充放電の繰り返しに合わせて活物質の体積は膨張と収縮
作用が繰り返されるので、充放電によっても活物質と活
物質、及び活物質と集電体がしっかり結着されているこ
とが重要である。こうした活物質同士、及び活物質と集
電体とを結着させているのは、活物質層に含有している
バインダーである。従ってバインダーの結着性が電池の
寿命や生産性を決めることもしばしば起こる。即ち結着
性が低く、活物質が集電体から容易に剥離してしまう場
合、電池の生産性は低下し、または電池は製造できても
その電池の劣化が早く訪れることとなる。
【0004】リチウムイオン二次電池の電極用バインダ
ーとして工業的に多用されているのは、ポリビニリデン
フルオライド(以下、PVDFということがある)系重
合体であり、これをN−メチルピロリドンなどの液状物
質に溶解してバインダー組成物とした後、活物質を混合
してスラリーとし、集電体に塗布、乾燥して正極および
負極電極を形成している。しかし、このバインダーを用
いた場合、集電体と活物質との結着性が必ずしも十分で
ないため、電極製造時の不良率が高い上に、電池が製造
できても充放電の繰り返しによる活物質の体積変動によ
って活物質が集電体から脱落するという大きな問題(結
着持続性不足)が指摘されている(たとえば、特開平6
−163031号公報など)。これはポリビニリデンフ
ルオライド系重合体が、活物質同士の結着には強い結着
性を有しているものの、集電体と活物質との結着(即ち
結着持続性)には十分な効果がないことに起因するもの
と考えられる。また、水に懸濁したラテックス状態のポ
リマー粒子をバインダーとして使用すること(たとえば
特開平4−51459号公報、特開平5−21068号
公報、特開平5−74461号公報など)が提案されて
いるが、この場合においてもスラリーの塗布、乾燥など
の際、バインダーが電極表面に集中する現象が発生する
ことから、集電体と活物質との結着性(結着持続性)が
不足することがあり(特開平5−89871号公報)、
まだ十分な性能は得られていなかった。
ーとして工業的に多用されているのは、ポリビニリデン
フルオライド(以下、PVDFということがある)系重
合体であり、これをN−メチルピロリドンなどの液状物
質に溶解してバインダー組成物とした後、活物質を混合
してスラリーとし、集電体に塗布、乾燥して正極および
負極電極を形成している。しかし、このバインダーを用
いた場合、集電体と活物質との結着性が必ずしも十分で
ないため、電極製造時の不良率が高い上に、電池が製造
できても充放電の繰り返しによる活物質の体積変動によ
って活物質が集電体から脱落するという大きな問題(結
着持続性不足)が指摘されている(たとえば、特開平6
−163031号公報など)。これはポリビニリデンフ
ルオライド系重合体が、活物質同士の結着には強い結着
性を有しているものの、集電体と活物質との結着(即ち
結着持続性)には十分な効果がないことに起因するもの
と考えられる。また、水に懸濁したラテックス状態のポ
リマー粒子をバインダーとして使用すること(たとえば
特開平4−51459号公報、特開平5−21068号
公報、特開平5−74461号公報など)が提案されて
いるが、この場合においてもスラリーの塗布、乾燥など
の際、バインダーが電極表面に集中する現象が発生する
ことから、集電体と活物質との結着性(結着持続性)が
不足することがあり(特開平5−89871号公報)、
まだ十分な性能は得られていなかった。
【0005】こうした結着持続性を高める方法として、
バインダーや活物質そのものの改良を検討する以外に、
バインダーの量を増やして集電体との結着性を高めた
り、集電体表面をエッチングや機械的研磨により粗面化
し、アンカー効果による結着性の向上が試みられてい
る。しかしバインダーの量を増やせば電極中の活物質の
量がその分減少し、電池容量が低下するばかりでなくバ
インダー量が多すぎるとバインダーが活物質表面を被覆
し、電池性能が劣化するという問題もある。また、集電
体の表面を粗面化する方法はコストが高くなる上、大量
製造時の再現性に不安が多く適当な方法ではない。この
ため活物質層と接する集電体表面に導電材を混合したポ
リマーよりなる薄い膜で被覆させることによって活物質
と集電体との結着性を高める方法が提案されている(特
開昭63−121264号公報、特開昭63−1812
58号公報、特開平6−260164号公報、特開平8
−329928号公報、特開平9−35707号公報な
ど)。こうした技術では、集電体表面と活物質層との間
の層(結着層)は、集電体表面と活物質層との間で電気
が容易に流れるように工夫がなされている。すなわち特
開平8−329928号公報などのように電極の集電体
の表面をPVDFなどのバインダーにより塗布する方法
では、バインダーに黒鉛や金属粉末を分散させて、結着
層の内部抵抗を小さくしており、特開平6−26016
4号公報の実施例においては、ポリアミド樹脂を正極集
電体に一面に塗布するのではなく島状に塗布して導電性
を確保している。また、特開平9−35707号公報に
あるように集電体の表面にグラファイト等の導電剤を混
合させたアクリル酸エステル系ポリマーを用いて被膜し
た多層構造を形成させて充放電サイクル特性と結着性の
両立が試みられている。
バインダーや活物質そのものの改良を検討する以外に、
バインダーの量を増やして集電体との結着性を高めた
り、集電体表面をエッチングや機械的研磨により粗面化
し、アンカー効果による結着性の向上が試みられてい
る。しかしバインダーの量を増やせば電極中の活物質の
量がその分減少し、電池容量が低下するばかりでなくバ
インダー量が多すぎるとバインダーが活物質表面を被覆
し、電池性能が劣化するという問題もある。また、集電
体の表面を粗面化する方法はコストが高くなる上、大量
製造時の再現性に不安が多く適当な方法ではない。この
ため活物質層と接する集電体表面に導電材を混合したポ
リマーよりなる薄い膜で被覆させることによって活物質
と集電体との結着性を高める方法が提案されている(特
開昭63−121264号公報、特開昭63−1812
58号公報、特開平6−260164号公報、特開平8
−329928号公報、特開平9−35707号公報な
ど)。こうした技術では、集電体表面と活物質層との間
の層(結着層)は、集電体表面と活物質層との間で電気
が容易に流れるように工夫がなされている。すなわち特
開平8−329928号公報などのように電極の集電体
の表面をPVDFなどのバインダーにより塗布する方法
では、バインダーに黒鉛や金属粉末を分散させて、結着
層の内部抵抗を小さくしており、特開平6−26016
4号公報の実施例においては、ポリアミド樹脂を正極集
電体に一面に塗布するのではなく島状に塗布して導電性
を確保している。また、特開平9−35707号公報に
あるように集電体の表面にグラファイト等の導電剤を混
合させたアクリル酸エステル系ポリマーを用いて被膜し
た多層構造を形成させて充放電サイクル特性と結着性の
両立が試みられている。
【0006】しかしながらポリマーに黒鉛や金属粉末等
の導電剤を分散混合する公知の方法では、導電剤が少な
いと結着層での通電性が不十分となりやすく、また導電
剤を十分に通電する程度に多くすると、結着層に用いら
れるポリマーが少なくなりすぎて結着層自体が結着しに
くくなるという問題もあった。さらに、こうした導電剤
を分散混合させた結着層を集電体に強固に形成させるた
めには、導電剤が剥がれ落ちることがない程度に十分な
厚さを塗布する必要があり、その分電池1個あたりの活
物質量を減らす必要があり、いずれにせよ電池性能の低
下を引き起こすことになる。
の導電剤を分散混合する公知の方法では、導電剤が少な
いと結着層での通電性が不十分となりやすく、また導電
剤を十分に通電する程度に多くすると、結着層に用いら
れるポリマーが少なくなりすぎて結着層自体が結着しに
くくなるという問題もあった。さらに、こうした導電剤
を分散混合させた結着層を集電体に強固に形成させるた
めには、導電剤が剥がれ落ちることがない程度に十分な
厚さを塗布する必要があり、その分電池1個あたりの活
物質量を減らす必要があり、いずれにせよ電池性能の低
下を引き起こすことになる。
【0007】上述したように公知の結着層を用いる方法
は、集電体と活物質層との間で十分に通電する、すなわ
ち電気が流れるためには結着層は導電性を持った材料で
なければならないという思想の上に開発された方法であ
るため、導電性材料を含むことによる多くの問題を抱え
ていた。
は、集電体と活物質層との間で十分に通電する、すなわ
ち電気が流れるためには結着層は導電性を持った材料で
なければならないという思想の上に開発された方法であ
るため、導電性材料を含むことによる多くの問題を抱え
ていた。
【0008】別の方法として、アルミニウムやその合金
を集電体とする正極に金属複合酸化物を活物質として含
むスラリーを塗布、乾燥した後、これを強く圧縮し、金
属である集電体の内部に活物質を圧入せしめ、機械的結
合および電気的接触をもたらし、高率放電性能を得るこ
と(特開平7−335199号公報)が提案されてい
る。しかし、このような方法では、結局バインダーが直
接集電体と接することから、活物質層の集電体への結着
性に大きく左右され、繰り返しの充放電での電極の伸
張、収縮に対する結着持続性はさほど向上しない。ま
た、最適粒径にそろえられている活物質は、圧入時の強
い圧縮力によって粉砕、破砕されてしまい、電池性能の
劣化を引き起こすということが懸念される。粉砕や破砕
は、必ずしも均等に生じるわけではないから、大量生産
において同一の性能を有する電池を製造する再現性がな
いという問題もある。
を集電体とする正極に金属複合酸化物を活物質として含
むスラリーを塗布、乾燥した後、これを強く圧縮し、金
属である集電体の内部に活物質を圧入せしめ、機械的結
合および電気的接触をもたらし、高率放電性能を得るこ
と(特開平7−335199号公報)が提案されてい
る。しかし、このような方法では、結局バインダーが直
接集電体と接することから、活物質層の集電体への結着
性に大きく左右され、繰り返しの充放電での電極の伸
張、収縮に対する結着持続性はさほど向上しない。ま
た、最適粒径にそろえられている活物質は、圧入時の強
い圧縮力によって粉砕、破砕されてしまい、電池性能の
劣化を引き起こすということが懸念される。粉砕や破砕
は、必ずしも均等に生じるわけではないから、大量生産
において同一の性能を有する電池を製造する再現性がな
いという問題もある。
【0009】このように、いまだ集電体と活物質との結
着性、充放電サイクル特性(以下、単にサイクル特性と
いうことがある)に優れたリチウムイオン二次電池は得
られていないのが現状であった。
着性、充放電サイクル特性(以下、単にサイクル特性と
いうことがある)に優れたリチウムイオン二次電池は得
られていないのが現状であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術のも
と、本発明者らは集電体と活物質との結着性(以下、結
着持続性ということがある)を高めるとともに、良好な
サイクル特性を発揮するリチウムイオン二次電池を得る
べく鋭意検討した結果、集電体表面を、導電剤を含まな
い特定ポリマーによって被覆した集電体を用い、この集
電体に活物質等を含むスラリーを塗布、乾燥した後、特
定条件で圧縮することによって、結着持続性とサイクル
特性に優れたリチウムイオン二次電池用電極が得られる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。
と、本発明者らは集電体と活物質との結着性(以下、結
着持続性ということがある)を高めるとともに、良好な
サイクル特性を発揮するリチウムイオン二次電池を得る
べく鋭意検討した結果、集電体表面を、導電剤を含まな
い特定ポリマーによって被覆した集電体を用い、この集
電体に活物質等を含むスラリーを塗布、乾燥した後、特
定条件で圧縮することによって、結着持続性とサイクル
特性に優れたリチウムイオン二次電池用電極が得られる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0011】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、第一に、ポリマーを1種または2種以上混合してな
る集電体表面被覆用材料で、引張り強さ0.1Kgf/
cm2〜500Kgf/cm2、伸び50%〜4,000
%、かつ体積固有抵抗値106Ωcm以上の集電体表面
被覆用材料が提供され、第二に当該集電体表面被覆用材
料からなる層を有する集電体が提供され、第三に当該集
電体に、活物質、バインダー及び液状物質を含有するス
ラリーを塗布、乾燥して電極となした後、圧縮して、電
極の厚さを圧縮前の厚さに対して、圧縮比0.2〜0.
8となるように圧縮することを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池電極の製造方法が提供され、第四に当該方法
により製造された電極を含有するリチウムイオン二次電
池が提供される。
ば、第一に、ポリマーを1種または2種以上混合してな
る集電体表面被覆用材料で、引張り強さ0.1Kgf/
cm2〜500Kgf/cm2、伸び50%〜4,000
%、かつ体積固有抵抗値106Ωcm以上の集電体表面
被覆用材料が提供され、第二に当該集電体表面被覆用材
料からなる層を有する集電体が提供され、第三に当該集
電体に、活物質、バインダー及び液状物質を含有するス
ラリーを塗布、乾燥して電極となした後、圧縮して、電
極の厚さを圧縮前の厚さに対して、圧縮比0.2〜0.
8となるように圧縮することを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池電極の製造方法が提供され、第四に当該方法
により製造された電極を含有するリチウムイオン二次電
池が提供される。
【0012】
【発明の実施の態様】1.集電体表面被覆用材料 本発明の集電体表面被覆用材料(以下、単に被覆用材料
という)は、ポリマーを1種または2種以上混合してな
る集電体表面被覆用材料で、引張り強さ0.1〜500
Kgf/cm2、好ましくは0.5〜400Kgf/c
m2、さらに好ましくは0.5〜300Kgf/cm
2で、かつ伸びが50〜4000%、好ましくは80〜
3000%、さらに好ましくは100〜2000%、体
積固有抵抗値が通常、106Ωcm以上、好ましくは1
07Ωcm以上のものである。引張り強さが不足するポ
リマーは集電体に被覆したときに破れやすく、また引張
り強さの値が大きすぎるポリマーは強靭すぎて後述する
活物質層の圧縮によっても活物質を被覆用材料に圧入す
ることが出来ない。また、伸びが少ないポリマーは、集
電体を折り曲げたときにはがれ易く、伸びが大きすぎる
場合は、後述する活物質層圧縮工程において集電体表面
での被覆が不均一となるため、好ましくない。体積固有
抵抗値が高いということは絶縁性が高いと言うことであ
り、ポリマー中にカーボンなどの導電性物質が含まれて
いないということである。導電性物質を含むポリマー組
成物では、引張り強さや伸びが不十分となり、後述する
活物質層圧着工程において被覆用材料や被覆用材料と結
着した活物質層の割れや欠けなどを生じることがあり好
ましくない。特にカーボンや金属粉末などのようにポリ
マーと相溶しない無機物では被覆用材料層が不均質とな
り、この傾向は高くなる。
という)は、ポリマーを1種または2種以上混合してな
る集電体表面被覆用材料で、引張り強さ0.1〜500
Kgf/cm2、好ましくは0.5〜400Kgf/c
m2、さらに好ましくは0.5〜300Kgf/cm
2で、かつ伸びが50〜4000%、好ましくは80〜
3000%、さらに好ましくは100〜2000%、体
積固有抵抗値が通常、106Ωcm以上、好ましくは1
07Ωcm以上のものである。引張り強さが不足するポ
リマーは集電体に被覆したときに破れやすく、また引張
り強さの値が大きすぎるポリマーは強靭すぎて後述する
活物質層の圧縮によっても活物質を被覆用材料に圧入す
ることが出来ない。また、伸びが少ないポリマーは、集
電体を折り曲げたときにはがれ易く、伸びが大きすぎる
場合は、後述する活物質層圧縮工程において集電体表面
での被覆が不均一となるため、好ましくない。体積固有
抵抗値が高いということは絶縁性が高いと言うことであ
り、ポリマー中にカーボンなどの導電性物質が含まれて
いないということである。導電性物質を含むポリマー組
成物では、引張り強さや伸びが不十分となり、後述する
活物質層圧着工程において被覆用材料や被覆用材料と結
着した活物質層の割れや欠けなどを生じることがあり好
ましくない。特にカーボンや金属粉末などのようにポリ
マーと相溶しない無機物では被覆用材料層が不均質とな
り、この傾向は高くなる。
【0013】上記の引張り強さ及び伸びの測定法は、す
べてJIS K 6301(3.引張試験)の方法によ
りダンベル状3号形の試験片を用う。JIS K 63
01は、加硫ゴム物理試験方法の規定であるが、本発明
では加硫ゴムに限定することなく、すべてのポリマーは
この方法によって測定される。測定に際して、液状分散
媒に分散されている粒子状ポリマーは、液状分散媒を十
分に蒸発乾燥させてから測定する。あらかじめ導電剤が
含まれているような従来の被覆用材料と違って、本発明
では導電剤を保持する必要がないためポリマー量を少な
くして用いることが可能である。
べてJIS K 6301(3.引張試験)の方法によ
りダンベル状3号形の試験片を用う。JIS K 63
01は、加硫ゴム物理試験方法の規定であるが、本発明
では加硫ゴムに限定することなく、すべてのポリマーは
この方法によって測定される。測定に際して、液状分散
媒に分散されている粒子状ポリマーは、液状分散媒を十
分に蒸発乾燥させてから測定する。あらかじめ導電剤が
含まれているような従来の被覆用材料と違って、本発明
では導電剤を保持する必要がないためポリマー量を少な
くして用いることが可能である。
【0014】本発明の被覆用材料となる好ましいポリマ
ーとしては、ジエン系ポリマー、オレフィン系ポリマ
ー、スチレン系ポリマー、アクリレート系ポリマー、ポ
リイミド系ポリマー、エステル系ポリマー、セルロース
系ポリマー、熱可塑性ポリマーが挙げられ、具体的に
は、ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イ
ソブチレン共重合体、天然ゴム、スチレン−1,3−ブ
タジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、
1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレン共
重合体、1,3−ブタジエン−アクリロニトリル共重合
体、1,3−ブタジエン−メチルメタアクリレート共重
合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエ
ン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロ
ニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸共重合体、
スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メ
タクリル酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−1,
3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−ア
クリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−1,3−
ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合
体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタ
クリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル
酸メチル−フマル酸共重合体などのジエン系ポリマー;
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン
−ジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン系アイオ
ノマー、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアル
コール共重合体、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン
化ポリエチレンなどオレフィン系ポリマー;スチレン−
エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン
−プロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合
体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メ
タクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸
メチル−アクリロニトリル共重合体などのスチレン系ポ
リマー;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリ
レート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレ
ート、アクリレート−アクリロニトリル共重合体、アク
リル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリ
ル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレ
ートなどのアクリレート系ポリマー;ポリアミド6、ポ
リアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香
族ポリアミド、ポリイミドなどのポリアミド酸またはポ
リイミド酸ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレートなどのエステル縮合系ポリマ
ー;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、カルボキシルメチル、エチルセルロースな
どのセルロース系ポリマー;ポリスチレン−ポリブタジ
エンブロック共重合体、エチレン−プロピレンブロック
共重合体、エチレン−プロピレン−ジエンブロック共重
合体、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重
合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロ
ック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合
体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロ
ック共重合体、メチルメタクリレート重合体、ビニルア
ルコール重合体、酢酸ビニル重合体などの熱可塑性エラ
ストマー;等などが挙げられ、なかでもポリマーが未架
橋のゴム、未架橋粒子状ポリマー、または架橋粒子状ポ
リマーを10重量%〜100重量%含有しているポリマ
ーが好適に用いられる。
ーとしては、ジエン系ポリマー、オレフィン系ポリマ
ー、スチレン系ポリマー、アクリレート系ポリマー、ポ
リイミド系ポリマー、エステル系ポリマー、セルロース
系ポリマー、熱可塑性ポリマーが挙げられ、具体的に
は、ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−イ
ソブチレン共重合体、天然ゴム、スチレン−1,3−ブ
タジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、
1,3−ブタジエン−イソプレン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−1,3−ブタジエン−イソプレン共
重合体、1,3−ブタジエン−アクリロニトリル共重合
体、1,3−ブタジエン−メチルメタアクリレート共重
合体、スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエ
ン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロ
ニトリル−1,3−ブタジエン−イタコン酸共重合体、
スチレン−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メ
タクリル酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−1,
3−ブタジエン−イタコン酸−メタクリル酸メチル−ア
クリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−1,3−
ブタジエン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合
体、スチレン−1,3−ブタジエン−イタコン酸−メタ
クリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル−1,3−ブタジエン−メタクリル
酸メチル−フマル酸共重合体などのジエン系ポリマー;
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン
−ジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン系アイオ
ノマー、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアル
コール共重合体、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン
化ポリエチレンなどオレフィン系ポリマー;スチレン−
エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン
−プロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合
体、スチレン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メ
タクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸n−ブチル−イタコン酸−メタクリル酸
メチル−アクリロニトリル共重合体などのスチレン系ポ
リマー;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリ
レート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレ
ート、アクリレート−アクリロニトリル共重合体、アク
リル酸2−エチルヘキシル−アクリル酸メチル−アクリ
ル酸−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレ
ートなどのアクリレート系ポリマー;ポリアミド6、ポ
リアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、芳香
族ポリアミド、ポリイミドなどのポリアミド酸またはポ
リイミド酸ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレートなどのエステル縮合系ポリマ
ー;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、カルボキシルメチル、エチルセルロースな
どのセルロース系ポリマー;ポリスチレン−ポリブタジ
エンブロック共重合体、エチレン−プロピレンブロック
共重合体、エチレン−プロピレン−ジエンブロック共重
合体、スチレン−ブタジエン−スチレン・ブロック共重
合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・ブロ
ック共重合体、スチレン−イソプレン・ブロック共重合
体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン・ブロ
ック共重合体、メチルメタクリレート重合体、ビニルア
ルコール重合体、酢酸ビニル重合体などの熱可塑性エラ
ストマー;等などが挙げられ、なかでもポリマーが未架
橋のゴム、未架橋粒子状ポリマー、または架橋粒子状ポ
リマーを10重量%〜100重量%含有しているポリマ
ーが好適に用いられる。
【0015】粒子状ポリマーは各種の形状をした粒子状
ポリマーとなって液状媒体に分散されており、その形態
は、ラテックス、エマルジョン、非水系ポリマーディス
パージョンなどいずれであってもよい。被覆用材料とし
てポリマー中に粒子状ポリマーを10〜100重量%の
割合で含有されているものを用いると、集電体と活物質
層との結着持続性に著効を示し、電極としたとき180
度折り曲げ試験でも優れた性能を示す。粒子状ポリマー
として用いる場合のポリマー粒経は0.01〜10μ
m、好ましくは0.03〜7μm、さらに好ましくは
0.05〜5μmである。例えば共役ジエン系モノマー
や(メタ)アクリル酸エステル系モノマーの単独重合体
または共重合体や、共役ジエン系モノマーや(メタ)ア
クリル酸エステル系モノマーと各種の共重合可能なモノ
マーを用いた共重合体などが好ましい例として挙げら
れ、さらにこれらのポリマーの粒子形状となったものの
外層に、(メタ)アクリル酸系モノマーや(メタ)アク
リル酸エステル系モノマーの単独重合体または共重合
体、(メタ)アクリル酸系モノマーや(メタ)アクリル
酸エステル系モノマーと共重合可能なモノマーとの共重
合体、などのポリマー層ができている粒子状複合ポリマ
ー(コアシェル構造、複合構造、局在構造、だるま状構
造、いいだこ状構造、ラズベリー状構造、多粒子複合構
造などと言われる構造(「接着」34巻1号第13〜2
3頁記載、特に第17頁記載の図6)を有するもの)が
特に好ましい例として挙げられる。
ポリマーとなって液状媒体に分散されており、その形態
は、ラテックス、エマルジョン、非水系ポリマーディス
パージョンなどいずれであってもよい。被覆用材料とし
てポリマー中に粒子状ポリマーを10〜100重量%の
割合で含有されているものを用いると、集電体と活物質
層との結着持続性に著効を示し、電極としたとき180
度折り曲げ試験でも優れた性能を示す。粒子状ポリマー
として用いる場合のポリマー粒経は0.01〜10μ
m、好ましくは0.03〜7μm、さらに好ましくは
0.05〜5μmである。例えば共役ジエン系モノマー
や(メタ)アクリル酸エステル系モノマーの単独重合体
または共重合体や、共役ジエン系モノマーや(メタ)ア
クリル酸エステル系モノマーと各種の共重合可能なモノ
マーを用いた共重合体などが好ましい例として挙げら
れ、さらにこれらのポリマーの粒子形状となったものの
外層に、(メタ)アクリル酸系モノマーや(メタ)アク
リル酸エステル系モノマーの単独重合体または共重合
体、(メタ)アクリル酸系モノマーや(メタ)アクリル
酸エステル系モノマーと共重合可能なモノマーとの共重
合体、などのポリマー層ができている粒子状複合ポリマ
ー(コアシェル構造、複合構造、局在構造、だるま状構
造、いいだこ状構造、ラズベリー状構造、多粒子複合構
造などと言われる構造(「接着」34巻1号第13〜2
3頁記載、特に第17頁記載の図6)を有するもの)が
特に好ましい例として挙げられる。
【0016】2.集電体 本発明の集電体は、導電性材料からなる物であれば特に
制限されないが、通常、鉄、銅、アルミニウム、ニッケ
ル、チタン、ステンレスなどの金属製のもの(金属箔、
金属ネット、エキスバンドメタル、パンチングメタルな
ど)を、正極、負極それぞれの用途に応じて任意に選択
して用いることができる。形状も特に制限されないが、
例えば小型のリチウムイオン二次電池などに用いる場
合、通常、厚さ0.001〜0.5mm程度の箔膜状の
物が用いられる。
制限されないが、通常、鉄、銅、アルミニウム、ニッケ
ル、チタン、ステンレスなどの金属製のもの(金属箔、
金属ネット、エキスバンドメタル、パンチングメタルな
ど)を、正極、負極それぞれの用途に応じて任意に選択
して用いることができる。形状も特に制限されないが、
例えば小型のリチウムイオン二次電池などに用いる場
合、通常、厚さ0.001〜0.5mm程度の箔膜状の
物が用いられる。
【0017】このような集電体表面(片面でも両面でも
良い)に被覆用材料を被覆させる方法として、押出成
型、射出成型、インフレーション成型等の製法で予めポ
リマーを成型した後に、集電体と貼り合わせる方法、あ
るいは被覆用材料を粉体状で粉体塗装する方法やプラズ
マ、真空蒸着等のドライプロセスによる方法を採用する
こともできる。このほか、ポリマーを所定濃度にて有機
または無機の液状媒体中に必要に応じて加熱して溶解、
または分散させて、集電体表面に塗布、乾燥して被覆す
る方法もあり、この方法が最も簡便で好ましい。被覆用
材料の溶解や分散に用いられる有機または無機の液状媒
体は、特に制限される物ではないが、好ましくは水また
は常圧での沸点が30〜350℃の有機液状媒体であ
る。
良い)に被覆用材料を被覆させる方法として、押出成
型、射出成型、インフレーション成型等の製法で予めポ
リマーを成型した後に、集電体と貼り合わせる方法、あ
るいは被覆用材料を粉体状で粉体塗装する方法やプラズ
マ、真空蒸着等のドライプロセスによる方法を採用する
こともできる。このほか、ポリマーを所定濃度にて有機
または無機の液状媒体中に必要に応じて加熱して溶解、
または分散させて、集電体表面に塗布、乾燥して被覆す
る方法もあり、この方法が最も簡便で好ましい。被覆用
材料の溶解や分散に用いられる有機または無機の液状媒
体は、特に制限される物ではないが、好ましくは水また
は常圧での沸点が30〜350℃の有機液状媒体であ
る。
【0018】これらの液状媒体の具体的な例としては、
例えば、水のほか、炭化水素化合物、含窒素系有機化合
物、含酸素系有機化合物、含塩素系有機化合物、含硫黄
系有機化合物などの有機液状媒体であり、有機液状媒体
のより具体的な好ましい例としては、(1)炭化水素化
合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族炭化水素系化合物;n−ブタン、n−ペンタン、n−
ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタ
ン、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘ
キサン、エチルシクロヘキサン、ノナン、デカン、デカ
リン、ドデカン、ガソリン、工業用ガソリンなどの飽和
炭化水素系有機化合物;が挙げられ、(2)含窒素系有
機化合物としては、ニトロエタン、1−ニトロプロパ
ン、2−ニトロプロパン、アセトニトリル、トリエチル
アミン、シクロヘキシルアミン、ピリジン、モノエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、ホルホリン、N,N
−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどの
含窒素有機化合物が挙げられる。(3)含酸素系有機化
合物としては、メタノール、エタノール、n−プロピル
アルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアル
コール、イソブチルアルコール、第二ブチルアルコー
ル、アミルアルコール、イソアミルアルコール、メチル
イソブチルカルビノール、2−エチルブタノール、2−
エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、フルフリル
アルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチ
レングリコール、へキシレングリコール、グリセリンな
どのヒドロキシル基を有する化合物;プロピルエーテ
ル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチ
ルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテ
ル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテ
ル、メチルn−アミルエーテル、メチルイソアミルエー
テル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエ
ーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエー
テル、エチルn−アミルエーテル、エチルイソアミルエ
ーテルなどの脂肪族飽和系エーテル類;アリルエーテ
ル、エチルアリルエーテルなどの脂肪族不飽和系エーテ
ル類;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、
ベンジルエーテルなどの芳香族エーテル類;テトラヒド
ロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどの環状
エーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリ
コールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエー
テル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの
エチレングリコール類;ギ酸、酢酸、無水酢酸、酪酸な
どの有機酸類;ギ酸ブチル、ギ酸アミル、酢酸プロピ
ル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸第二ブチル、
酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸2−エチルヘキシ
ル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ブチルシクロヘキシル、
プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン
酸アミル、酪酸ブチル、炭酸ジエチル、シュウ酸ジエチ
ル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、リン酸トリ
エチルなどの有機酸エステル類;アセトン、エチルケト
ン、プロピルケトン、ブチルケトン、メチルイソプロピ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、ジイソブチルケトン、アセチルアセトン、ジア
セトンアルコール、シクロヘキサノン、シクロペンタノ
ン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどの
ケトン類;1,4−ジオキサン、イソホロン、フルフラ
ールなどのその他の含酸素有機化合物が挙げられる。
(4)含塩素系有機化合物としては、テトラクロロエタ
ン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、ジクロ
ロプロパン、塩化アミル、ジクロロペンタン、クロルベ
ンゼンなどの炭化水素の塩素置換体が挙げられる。
(5)含硫黄系有機化合物としては、チオフェン、スル
ホラン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。 こ
れらの中でも常圧での沸点が60〜200℃の有機液状
媒体が好ましい。
例えば、水のほか、炭化水素化合物、含窒素系有機化合
物、含酸素系有機化合物、含塩素系有機化合物、含硫黄
系有機化合物などの有機液状媒体であり、有機液状媒体
のより具体的な好ましい例としては、(1)炭化水素化
合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族炭化水素系化合物;n−ブタン、n−ペンタン、n−
ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタ
ン、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘ
キサン、エチルシクロヘキサン、ノナン、デカン、デカ
リン、ドデカン、ガソリン、工業用ガソリンなどの飽和
炭化水素系有機化合物;が挙げられ、(2)含窒素系有
機化合物としては、ニトロエタン、1−ニトロプロパ
ン、2−ニトロプロパン、アセトニトリル、トリエチル
アミン、シクロヘキシルアミン、ピリジン、モノエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、ホルホリン、N,N
−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどの
含窒素有機化合物が挙げられる。(3)含酸素系有機化
合物としては、メタノール、エタノール、n−プロピル
アルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアル
コール、イソブチルアルコール、第二ブチルアルコー
ル、アミルアルコール、イソアミルアルコール、メチル
イソブチルカルビノール、2−エチルブタノール、2−
エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、フルフリル
アルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチ
レングリコール、へキシレングリコール、グリセリンな
どのヒドロキシル基を有する化合物;プロピルエーテ
ル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、イソブチ
ルエーテル、n−アミルエーテル、イソアミルエーテ
ル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテ
ル、メチルn−アミルエーテル、メチルイソアミルエー
テル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエ
ーテル、エチルブチルエーテル、エチルイソブチルエー
テル、エチルn−アミルエーテル、エチルイソアミルエ
ーテルなどの脂肪族飽和系エーテル類;アリルエーテ
ル、エチルアリルエーテルなどの脂肪族不飽和系エーテ
ル類;アニソール、フェネトール、フェニルエーテル、
ベンジルエーテルなどの芳香族エーテル類;テトラヒド
ロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどの環状
エーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリ
コールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエー
テル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの
エチレングリコール類;ギ酸、酢酸、無水酢酸、酪酸な
どの有機酸類;ギ酸ブチル、ギ酸アミル、酢酸プロピ
ル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸第二ブチル、
酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸2−エチルヘキシ
ル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ブチルシクロヘキシル、
プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン
酸アミル、酪酸ブチル、炭酸ジエチル、シュウ酸ジエチ
ル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、リン酸トリ
エチルなどの有機酸エステル類;アセトン、エチルケト
ン、プロピルケトン、ブチルケトン、メチルイソプロピ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、ジイソブチルケトン、アセチルアセトン、ジア
セトンアルコール、シクロヘキサノン、シクロペンタノ
ン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどの
ケトン類;1,4−ジオキサン、イソホロン、フルフラ
ールなどのその他の含酸素有機化合物が挙げられる。
(4)含塩素系有機化合物としては、テトラクロロエタ
ン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、ジクロ
ロプロパン、塩化アミル、ジクロロペンタン、クロルベ
ンゼンなどの炭化水素の塩素置換体が挙げられる。
(5)含硫黄系有機化合物としては、チオフェン、スル
ホラン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。 こ
れらの中でも常圧での沸点が60〜200℃の有機液状
媒体が好ましい。
【0019】塗布方法は、押出しコーター、リバースロ
ーラー、ドクターブレード、浸漬法、キャスト法などが
例示されるが、その他の一般的な塗布方法を作用しても
よい。また、被覆用材料の多層膜を形成する場合は、上
記方法を適宜組み合わせることもできる。ポリマー塗布
後の乾燥方法(特に有機または無機の液状媒体を用いた
場合)は、熱風を当てて乾燥する方法、真空乾燥、高温
低湿環境下で放置する方法などの方法が挙げられる。乾
燥温度は、乾燥方法により任意に設定することができる
が、有機または無機の液状媒体そのものの沸点より低い
温度とすると塗布むらがなく望ましい。
ーラー、ドクターブレード、浸漬法、キャスト法などが
例示されるが、その他の一般的な塗布方法を作用しても
よい。また、被覆用材料の多層膜を形成する場合は、上
記方法を適宜組み合わせることもできる。ポリマー塗布
後の乾燥方法(特に有機または無機の液状媒体を用いた
場合)は、熱風を当てて乾燥する方法、真空乾燥、高温
低湿環境下で放置する方法などの方法が挙げられる。乾
燥温度は、乾燥方法により任意に設定することができる
が、有機または無機の液状媒体そのものの沸点より低い
温度とすると塗布むらがなく望ましい。
【0020】本発明の方法により集電体表面に被覆され
たポリマーは、均一な厚さであることが好ましく、その
厚さは平均膜厚が0.1μm以上10μm以下、好まし
くは0.5μm以上7μm以下、より好ましくは0.5
μm以上5μm以下である。この範囲の膜厚であれば、
結着持続性と充放電サイクル特性との良好なバランスが
得られる。ポリマーの平均膜厚が厚すぎると結着持続性
は良好であるが充放電サイクル特性が悪化するので好ま
しくない。逆にポリマーの平均膜厚が薄すぎると、結着
持続性が悪くなる。また後述するように、活物質層は通
常バインダーが存在しているが、本発明ではバインダー
が存在しなくても活物質を集電体に保持させることもで
きるため、バインダーを使用しない電極の製造も可能で
ある。
たポリマーは、均一な厚さであることが好ましく、その
厚さは平均膜厚が0.1μm以上10μm以下、好まし
くは0.5μm以上7μm以下、より好ましくは0.5
μm以上5μm以下である。この範囲の膜厚であれば、
結着持続性と充放電サイクル特性との良好なバランスが
得られる。ポリマーの平均膜厚が厚すぎると結着持続性
は良好であるが充放電サイクル特性が悪化するので好ま
しくない。逆にポリマーの平均膜厚が薄すぎると、結着
持続性が悪くなる。また後述するように、活物質層は通
常バインダーが存在しているが、本発明ではバインダー
が存在しなくても活物質を集電体に保持させることもで
きるため、バインダーを使用しない電極の製造も可能で
ある。
【0021】3.電極の製造方法 本発明の方法によって製造される電極は、本発明の集電
体に、活物質を含む層を設けたものであり、活物質、バ
インダー、および液状物質を含むスラリーを通常使用
し、これを、後述する方法により当該集電体に塗布、乾
燥して電極となした後、圧縮して、電極の厚さが圧縮前
の厚さ(1.0)に対して、圧縮比で0.8〜0.2、
好ましくは0.75〜0.25、より好ましくは0.7
〜0.3の厚さにする。圧縮が不足すると、活物質が被
覆用材料に十分食い込まず、通電、結着持続性ともに十
分ではなく、逆に圧縮しすぎると通電、結着は十分であ
るが活物質を圧砕し、また活物質層の充填密度が高くな
りすぎて電解液が浸漬しにくくなり電池性能が低下する
ことがある。圧縮方法は特に制限されないが、たとえ
ば、平板型プレス、ロールプレス、カレンダープレスな
どの方法が挙げられる。圧縮条件は、圧縮比、圧縮方
法、活物質層の厚さやバインダーの種類などによって決
定すればよいが、上述の厚さにするためには、平板型プ
レス等の場合の圧縮力は50Kgf/cm2〜300,
000Kgf/cm2、好ましくは100Kgf/cm2
〜100,000Kgf/cm2であり、ロールプレス
やカレンダープレスの場合、圧縮力(線圧)は50Kg
f/cm〜10,000Kgf/cm、好ましくは10
0Kgf/cm〜5,000Kgf/cmであり、圧縮
温度は0〜400℃、好ましくは10〜200℃の範囲
で任意に選択することができる。
体に、活物質を含む層を設けたものであり、活物質、バ
インダー、および液状物質を含むスラリーを通常使用
し、これを、後述する方法により当該集電体に塗布、乾
燥して電極となした後、圧縮して、電極の厚さが圧縮前
の厚さ(1.0)に対して、圧縮比で0.8〜0.2、
好ましくは0.75〜0.25、より好ましくは0.7
〜0.3の厚さにする。圧縮が不足すると、活物質が被
覆用材料に十分食い込まず、通電、結着持続性ともに十
分ではなく、逆に圧縮しすぎると通電、結着は十分であ
るが活物質を圧砕し、また活物質層の充填密度が高くな
りすぎて電解液が浸漬しにくくなり電池性能が低下する
ことがある。圧縮方法は特に制限されないが、たとえ
ば、平板型プレス、ロールプレス、カレンダープレスな
どの方法が挙げられる。圧縮条件は、圧縮比、圧縮方
法、活物質層の厚さやバインダーの種類などによって決
定すればよいが、上述の厚さにするためには、平板型プ
レス等の場合の圧縮力は50Kgf/cm2〜300,
000Kgf/cm2、好ましくは100Kgf/cm2
〜100,000Kgf/cm2であり、ロールプレス
やカレンダープレスの場合、圧縮力(線圧)は50Kg
f/cm〜10,000Kgf/cm、好ましくは10
0Kgf/cm〜5,000Kgf/cmであり、圧縮
温度は0〜400℃、好ましくは10〜200℃の範囲
で任意に選択することができる。
【0022】本発明の被覆用材料となるポリマーは、絶
縁性物質であり、単に集電体にスラリーを塗布乾燥して
得られた電極では、活物質層とポリマーで表面を被覆さ
れた集電体との間で通電は困難である。そこでこの活物
質層を強く圧縮し、活物質層中の活物質を被覆用材料か
らなる層に圧入することによって、活物質が集電体と接
触または近接して通電が可能となる。この工程におい
て、引張り強さや伸びが上述の範囲内のポリマーを含む
絶縁性のある被覆用材料層が存在しないと、圧縮工程で
の活物質の不均質な破壊が起こったり、活物質が破壊さ
れない程度の不十分な圧縮しかできなくなる。逆に、本
発明の被覆用材料層はクッションとしての役割を担い、
この圧縮によって通電が可能となる。それと同時に、圧
縮によって結着持続性に優れた被覆用材料からなる層に
活物質が食い込むため、これによるアンカー効果によっ
て結着持続性に優れた電極を製造することができる。
縁性物質であり、単に集電体にスラリーを塗布乾燥して
得られた電極では、活物質層とポリマーで表面を被覆さ
れた集電体との間で通電は困難である。そこでこの活物
質層を強く圧縮し、活物質層中の活物質を被覆用材料か
らなる層に圧入することによって、活物質が集電体と接
触または近接して通電が可能となる。この工程におい
て、引張り強さや伸びが上述の範囲内のポリマーを含む
絶縁性のある被覆用材料層が存在しないと、圧縮工程で
の活物質の不均質な破壊が起こったり、活物質が破壊さ
れない程度の不十分な圧縮しかできなくなる。逆に、本
発明の被覆用材料層はクッションとしての役割を担い、
この圧縮によって通電が可能となる。それと同時に、圧
縮によって結着持続性に優れた被覆用材料からなる層に
活物質が食い込むため、これによるアンカー効果によっ
て結着持続性に優れた電極を製造することができる。
【0023】本発明の製造方法に用いられる活物質は、
リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる物質で
あればいずれでもよいが、負極活物質としては各種の炭
素質物質、金属複合酸化物、リチウムニトリド金属化合
物等が挙げられ、正極活物質としては金属複合酸化物、
特にリチウム及び鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの
少なくとも1種類以上の金属を含有する金属複合酸化物
等が例示される。また、この活物質を集電体に保持させ
るために用いられるバインダーは、リチウムイオン二次
電池用バインダーとして用いられるものであればいずれ
でも良く、具体的には、ブタジエン重合体、イソプレン
重合体などのジエン類を用いて得られるジエン系ゴム;
スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン
共重合体、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合
体、スチレン−エチレン−ブチレン三元共重合体、スチ
レン−エチレン−プロピレン三元共重合体などのスチレ
ン類を用いて得られるスチレン系ゴム;ブタジエン−ア
クリロニトリル共重合体、ブタジエン−イソプレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−
ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリロニトリル−ブタジエン−イタコン酸共重合体、
スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル
酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−ブタジエン−
イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共
重合体などのニトリル基を含有するニトリル基含有ゴ
ム;アクリルゴム、エチレンとプロピレンとを用いて得
られる共重合ゴムなどの飽和主鎖を持つゴム;ポリスチ
レン−ポリブタジエンブロック共重合体などのスチレン
系ブロック共重合体ポリマー;フッ素ゴム、ポリフッ化
ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポ
リフッ化ビニル、エチレン−クロロトリフルオロエチレ
ン共重合他などの含フッ素ポリマー;ポリエチレンやポ
リプロピレンなどのポリアルキレン樹脂;ポリスチレン
樹脂;ポリメタクリル酸などのアクリル樹脂;カルボキ
シメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、エ
チルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセル
ロース等のセルロース化合物(これらのアンモニウム塩
やアルカリ金属塩等の塩類を含む);などが挙げられ、
またこれらの複合ポリマーも用いることができる。
リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる物質で
あればいずれでもよいが、負極活物質としては各種の炭
素質物質、金属複合酸化物、リチウムニトリド金属化合
物等が挙げられ、正極活物質としては金属複合酸化物、
特にリチウム及び鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの
少なくとも1種類以上の金属を含有する金属複合酸化物
等が例示される。また、この活物質を集電体に保持させ
るために用いられるバインダーは、リチウムイオン二次
電池用バインダーとして用いられるものであればいずれ
でも良く、具体的には、ブタジエン重合体、イソプレン
重合体などのジエン類を用いて得られるジエン系ゴム;
スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン
共重合体、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合
体、スチレン−エチレン−ブチレン三元共重合体、スチ
レン−エチレン−プロピレン三元共重合体などのスチレ
ン類を用いて得られるスチレン系ゴム;ブタジエン−ア
クリロニトリル共重合体、ブタジエン−イソプレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−
ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリロニトリル−ブタジエン−イタコン酸共重合体、
スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル
酸メチル−フマル酸共重合体、スチレン−ブタジエン−
イタコン酸−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共
重合体などのニトリル基を含有するニトリル基含有ゴ
ム;アクリルゴム、エチレンとプロピレンとを用いて得
られる共重合ゴムなどの飽和主鎖を持つゴム;ポリスチ
レン−ポリブタジエンブロック共重合体などのスチレン
系ブロック共重合体ポリマー;フッ素ゴム、ポリフッ化
ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポ
リフッ化ビニル、エチレン−クロロトリフルオロエチレ
ン共重合他などの含フッ素ポリマー;ポリエチレンやポ
リプロピレンなどのポリアルキレン樹脂;ポリスチレン
樹脂;ポリメタクリル酸などのアクリル樹脂;カルボキ
シメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、エ
チルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロース、カルボキシエチルメチルセル
ロース等のセルロース化合物(これらのアンモニウム塩
やアルカリ金属塩等の塩類を含む);などが挙げられ、
またこれらの複合ポリマーも用いることができる。
【0024】これらのバインダーは、常法に従って活物
質及び液状物質と混合してスラリーとなし、本発明の被
覆用材料からなる層を介して集電体に塗布、乾燥して結
着される。
質及び液状物質と混合してスラリーとなし、本発明の被
覆用材料からなる層を介して集電体に塗布、乾燥して結
着される。
【0025】これらの活物質やバインダーを溶解または
分散させるために用いられる液状物質としては常温(2
0℃)常圧で液体であり、かつ沸点が50〜400℃の
物質であることが好ましく、たとえば、水、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブ
タノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタ
ノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノー
ルなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルプロピルケトン、エチルプロピルケトン、シ
クロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン
などのケトン類;メチルエチルエーテル、ジエチルエー
テル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、
ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジn−アミ
ルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルプロピルエ
ーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチルブチルエ
ーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソブチルエ
ーテル、エチルn−アミルエーテル、エチルイソアミル
エーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類;γ−
ブチロラクトン、δ−ブチロラクトンなどのラクトン
類;β−ラクタムなどのラクタム類;シクロペンタン、
シクロヘキサン、シクロヘプタンなどの環状脂肪族類;
ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p
−キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソ
プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、イソブチルベンゼ
ン、n−アミルベンゼンなどのなどの芳香族炭化水素
類;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどの脂肪族
炭化水素類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリ
ドンなどの鎖状・環状のアミド類;乳酸メチル、乳酸エ
チル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、安息香酸メチルなど
のエステル類;後述する電解液となる電解液溶媒;など
が例示される。
分散させるために用いられる液状物質としては常温(2
0℃)常圧で液体であり、かつ沸点が50〜400℃の
物質であることが好ましく、たとえば、水、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブ
タノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタ
ノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノー
ルなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルプロピルケトン、エチルプロピルケトン、シ
クロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン
などのケトン類;メチルエチルエーテル、ジエチルエー
テル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、
ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジn−アミ
ルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルプロピルエ
ーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチルブチルエ
ーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソブチルエ
ーテル、エチルn−アミルエーテル、エチルイソアミル
エーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類;γ−
ブチロラクトン、δ−ブチロラクトンなどのラクトン
類;β−ラクタムなどのラクタム類;シクロペンタン、
シクロヘキサン、シクロヘプタンなどの環状脂肪族類;
ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p
−キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソ
プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、イソブチルベンゼ
ン、n−アミルベンゼンなどのなどの芳香族炭化水素
類;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどの脂肪族
炭化水素類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリ
ドンなどの鎖状・環状のアミド類;乳酸メチル、乳酸エ
チル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、安息香酸メチルなど
のエステル類;後述する電解液となる電解液溶媒;など
が例示される。
【0026】電極製造に用いられるスラリーは、上述の
活物質、バインダー、及び液状物質のほか必要に応じて
粘度調整剤、結着補助剤、導電剤(導電性カーボン
等)、などの各種の添加剤が加えられたものであっても
よい。バインダーと活物質の使用割合は、通常、活物質
はバインダーに対して重量基準で1〜1000倍、好ま
しくは2〜500倍、より好ましくは3〜300倍、と
りわけ好ましくは5〜200倍になるように配合する。
尚、活物質とバインダーとを混合してスラリーにする際
に用いる液状物質の量は特に制限されず、集電体への塗
布のしやすさ、塗膜された膜厚などによって任意の割合
とすることができる。
活物質、バインダー、及び液状物質のほか必要に応じて
粘度調整剤、結着補助剤、導電剤(導電性カーボン
等)、などの各種の添加剤が加えられたものであっても
よい。バインダーと活物質の使用割合は、通常、活物質
はバインダーに対して重量基準で1〜1000倍、好ま
しくは2〜500倍、より好ましくは3〜300倍、と
りわけ好ましくは5〜200倍になるように配合する。
尚、活物質とバインダーとを混合してスラリーにする際
に用いる液状物質の量は特に制限されず、集電体への塗
布のしやすさ、塗膜された膜厚などによって任意の割合
とすることができる。
【0027】本発明の方法で製造されるリチウムイオン
二次電池電極は、本発明に係る集電体に上述したスラリ
ーを常法に従って塗布、乾燥した後、前述の方法によっ
て、活物質層を圧縮せしめ、製造される。スラリーの集
電体への塗布方法も特に制限されない。例えば、ドクタ
ーブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレ
クトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、浸
漬、ハケ塗りなどによって塗布される。塗布する量も特
に制限されないが、分散媒を乾燥除去した後に形成され
る活物質層の厚さが通常0.005〜5mm、好ましく
は0.05〜2mmになる程度の量である。乾燥方法も
特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による乾
燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による
乾燥が挙げられる。乾燥条件は、通常は応力集中が起こ
って活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から
剥離しない程度の速度範囲の中で、できるだけ早く分散
媒が揮発するように調整する。
二次電池電極は、本発明に係る集電体に上述したスラリ
ーを常法に従って塗布、乾燥した後、前述の方法によっ
て、活物質層を圧縮せしめ、製造される。スラリーの集
電体への塗布方法も特に制限されない。例えば、ドクタ
ーブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレ
クトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、浸
漬、ハケ塗りなどによって塗布される。塗布する量も特
に制限されないが、分散媒を乾燥除去した後に形成され
る活物質層の厚さが通常0.005〜5mm、好ましく
は0.05〜2mmになる程度の量である。乾燥方法も
特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による乾
燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による
乾燥が挙げられる。乾燥条件は、通常は応力集中が起こ
って活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から
剥離しない程度の速度範囲の中で、できるだけ早く分散
媒が揮発するように調整する。
【0028】4.電池 本発明の電池は、リチウムイオン二次電池である。リチ
ウムイオン二次電池の電解液は通常用いられるものでよ
く、負極活物質、正極活物質の種類に応じて電池として
の機能を発揮するものを選択すればよい。例えば、電解
質は、従来より公知のリチウム塩がいずれも使用でき、
LiClO4、LiBF6、LiPF6、LiCF3S
O3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、L
iB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、
LiB(C2H5)4、CF3SO3Li、CH3SO3L
i、LiCF3SO3、LiC4F9S03 、Li(CF3S
O2)2N、低級脂肪酸カルボン酸リチウムなどが挙げら
れる。
ウムイオン二次電池の電解液は通常用いられるものでよ
く、負極活物質、正極活物質の種類に応じて電池として
の機能を発揮するものを選択すればよい。例えば、電解
質は、従来より公知のリチウム塩がいずれも使用でき、
LiClO4、LiBF6、LiPF6、LiCF3S
O3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、L
iB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、
LiB(C2H5)4、CF3SO3Li、CH3SO3L
i、LiCF3SO3、LiC4F9S03 、Li(CF3S
O2)2N、低級脂肪酸カルボン酸リチウムなどが挙げら
れる。
【0029】また電解液溶媒は通常用いられるものであ
れば特に限定されるものではないが、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メ
チルエチルカーボネートなどのカーボネート類;γ−ブ
チルラクトンなどのラクトン類;トリメトキシメタン、
1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エ
トキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラ
ヒドロフランなどのエーテル類;ジメチルスルホキシド
などのスルホキシド類;1,3−ジオキソラン、4―メ
チル−1,3―ジオキソランなどのオキソラン類;アセ
トニトリルやニトロメタンなどの含窒素類;ギ酸メチ
ル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチルなどの有機酸エステル
類;リン酸トリエステルや炭酸ジメチル、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジプロピルのような炭酸ジエステルなどの無機
酸エステル類;ジグライム類;トリグライム類;スルホ
ラン類;3−メチル−2−オキサゾリジノンなどのオキ
サゾリジノン類;1,3−プロパンスルトン、1,4−
ブタンスルトン、ナフタスルトンなどのスルトン類;等
の単独もしくは二種以上の混合溶媒が使用できる。
れば特に限定されるものではないが、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メ
チルエチルカーボネートなどのカーボネート類;γ−ブ
チルラクトンなどのラクトン類;トリメトキシメタン、
1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エ
トキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラ
ヒドロフランなどのエーテル類;ジメチルスルホキシド
などのスルホキシド類;1,3−ジオキソラン、4―メ
チル−1,3―ジオキソランなどのオキソラン類;アセ
トニトリルやニトロメタンなどの含窒素類;ギ酸メチ
ル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチルなどの有機酸エステル
類;リン酸トリエステルや炭酸ジメチル、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジプロピルのような炭酸ジエステルなどの無機
酸エステル類;ジグライム類;トリグライム類;スルホ
ラン類;3−メチル−2−オキサゾリジノンなどのオキ
サゾリジノン類;1,3−プロパンスルトン、1,4−
ブタンスルトン、ナフタスルトンなどのスルトン類;等
の単独もしくは二種以上の混合溶媒が使用できる。
【0030】本発明のリチウムイオン二次電池は、上記
電解液や本発明の電極を含み、セパレーター等の部品を
用いて、常法に従って製造される。例えば、次の方法が
挙げられる。すなわち、正極と負極とをセパレータを介
して重ね合わせ、電池形状に応じて巻く、折るなどし
て、電池容器に入れ、電解液を注入して封口板や安全弁
を用いて封口する。更に必要に応じてエキスバンドメタ
ルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リ
ード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防
止をすることもできる。電池の形状は、コイン型、ボタ
ン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであっ
てもよい。
電解液や本発明の電極を含み、セパレーター等の部品を
用いて、常法に従って製造される。例えば、次の方法が
挙げられる。すなわち、正極と負極とをセパレータを介
して重ね合わせ、電池形状に応じて巻く、折るなどし
て、電池容器に入れ、電解液を注入して封口板や安全弁
を用いて封口する。更に必要に応じてエキスバンドメタ
ルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リ
ード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防
止をすることもできる。電池の形状は、コイン型、ボタ
ン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであっ
てもよい。
【0031】
【発明の効果】本発明の被覆用材料で表面を被覆された
集電体を用いて製造された電極は、集電体と活物質との
結着性が非常に強く、180度の折り曲げでも活物質層
が集電体から剥離することなく、また通電性も良好なの
で、特にリチウムイオン二次電池に用いると充放電サイ
クル特性が良好な電池が得られる。また、本発明の被覆
用材料で表面を被覆された集電体をニッケル水素二次電
池やキャパシターの電極に用いた場合にも同様の効果が
得られる。
集電体を用いて製造された電極は、集電体と活物質との
結着性が非常に強く、180度の折り曲げでも活物質層
が集電体から剥離することなく、また通電性も良好なの
で、特にリチウムイオン二次電池に用いると充放電サイ
クル特性が良好な電池が得られる。また、本発明の被覆
用材料で表面を被覆された集電体をニッケル水素二次電
池やキャパシターの電極に用いた場合にも同様の効果が
得られる。
【0032】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を説明する
が、本発明はこれに限るものではない。
が、本発明はこれに限るものではない。
【0033】(被覆用材料に用いられるポリマーの引張
り強さ及び伸びの測定)JIS K 6301(3.引
張試験)の方法によって、ダンベル状3号形の試験片を
用いて測定した。
り強さ及び伸びの測定)JIS K 6301(3.引
張試験)の方法によって、ダンベル状3号形の試験片を
用いて測定した。
【0034】(厚さの測定)集電体、被覆用材料層、電
極などの厚さは0.1μm以上の厚さは接触式マイクロ
メーターを用いて試験片の4隅及び中央部を含む10箇
所を測定し、その平均値とした。0.1μm以下の厚さ
のものは電子顕微鏡を用いて測定した。 (粒子状のポリマーの粒経の測定)透過型電子顕微鏡写
真で水または有機分散媒中に分散したポリマー粒子50
個の乾燥状態にある粒子の最長径を測定し、その平均値
を求めた。
極などの厚さは0.1μm以上の厚さは接触式マイクロ
メーターを用いて試験片の4隅及び中央部を含む10箇
所を測定し、その平均値とした。0.1μm以下の厚さ
のものは電子顕微鏡を用いて測定した。 (粒子状のポリマーの粒経の測定)透過型電子顕微鏡写
真で水または有機分散媒中に分散したポリマー粒子50
個の乾燥状態にある粒子の最長径を測定し、その平均値
を求めた。
【0035】(電極の折り曲げ試験)長さ100mm、
幅20mmの電極50枚の試験片について、電極の活物
質層を内側にして、直径2mmのステンレス棒を芯にし
て電極面同士が接するまで折り曲げ(内側折り曲げ)た
後、同じ折り曲げ部分を、活物質層を外側にして同様に
折り曲げ(外側折り曲げ)て、活物質層にヒビが入った
り、活物質層が集電体から剥離した試験片(電極)の枚
数を数えた。この値が大きいほど欠陥が多い試験片とな
る。
幅20mmの電極50枚の試験片について、電極の活物
質層を内側にして、直径2mmのステンレス棒を芯にし
て電極面同士が接するまで折り曲げ(内側折り曲げ)た
後、同じ折り曲げ部分を、活物質層を外側にして同様に
折り曲げ(外側折り曲げ)て、活物質層にヒビが入った
り、活物質層が集電体から剥離した試験片(電極)の枚
数を数えた。この値が大きいほど欠陥が多い試験片とな
る。
【0036】(体積固有抵抗値の測定)JIS K 6
911(プラスチックの体積抵抗率)に準じて測定し
た。 (結着持続性試験)集電体と活物質層との結着性は、そ
れぞれ10枚の電極試験片についてJISK 5400
に規定された碁盤目試験法によって評価した。結果は、
目視によって10段階評価し、その平均値とし、小数点
以下は四捨五入した。この値が8以上であれば実用上良
好な結着性があると判断できる。(圧縮比)前述の方法
によって電極の圧縮前及び圧縮後の厚さを測定し、次式
によって算出した。(圧縮後の電極の厚さ)/(圧縮前
の電極の厚さ)=圧縮比
911(プラスチックの体積抵抗率)に準じて測定し
た。 (結着持続性試験)集電体と活物質層との結着性は、そ
れぞれ10枚の電極試験片についてJISK 5400
に規定された碁盤目試験法によって評価した。結果は、
目視によって10段階評価し、その平均値とし、小数点
以下は四捨五入した。この値が8以上であれば実用上良
好な結着性があると判断できる。(圧縮比)前述の方法
によって電極の圧縮前及び圧縮後の厚さを測定し、次式
によって算出した。(圧縮後の電極の厚さ)/(圧縮前
の電極の厚さ)=圧縮比
【0037】(サイクル特性の評価)電池性能は、同じ
方法によって製造された20セルの電池をそれぞれ定電
流法(電流密度0.2mA/cm2)で4.0Vに充電
し、2.8Vまで放電する充放電を繰り返し、電気容量
を測定した。20セルの平均値を測定値とし、50サイ
クル終了時の電気容量と5サイクル終了時の電気容量の
比(%)で表される充放電容量保持率を求め、これをサ
イクル特性の評価基準とした。この値が高いほどサイク
ル特性に優れている。
方法によって製造された20セルの電池をそれぞれ定電
流法(電流密度0.2mA/cm2)で4.0Vに充電
し、2.8Vまで放電する充放電を繰り返し、電気容量
を測定した。20セルの平均値を測定値とし、50サイ
クル終了時の電気容量と5サイクル終了時の電気容量の
比(%)で表される充放電容量保持率を求め、これをサ
イクル特性の評価基準とした。この値が高いほどサイク
ル特性に優れている。
【0038】実施例1〜47、比較例1〜18 <集電体の被覆>表1に示すポリマーよりなる被覆用材
料を表1の液状媒体に溶解または分散させて1重量%溶
液または分散液とした。この溶液または分散液を正極集
電体であるアルミニウム箔(厚さ20μm)及び負極集
電体である銅箔(厚さ18μm)の活物質層と接する表
面をドクターブレード法で均一に塗布し、100℃、1
時間乾燥機で乾燥した後、真空乾燥機にて5mmHg、
120℃で2時間減圧乾燥した。被覆用材料層の厚さ
は、正極について表2、負極について表3に示す。
料を表1の液状媒体に溶解または分散させて1重量%溶
液または分散液とした。この溶液または分散液を正極集
電体であるアルミニウム箔(厚さ20μm)及び負極集
電体である銅箔(厚さ18μm)の活物質層と接する表
面をドクターブレード法で均一に塗布し、100℃、1
時間乾燥機で乾燥した後、真空乾燥機にて5mmHg、
120℃で2時間減圧乾燥した。被覆用材料層の厚さ
は、正極について表2、負極について表3に示す。
【0039】
【表1】
【0040】表1のポリマーの欄の略号の説明 BR:ブタジエンゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol BR−1220L」 SBR:スチレン−ブタジエンゴム 日本ゼオン社製
商品名「Nipol 1502」NBR:アクリロニト
リル−ブタジエンゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol 1043」 IR:イソプレンゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol IR−2200」 SEBS:スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブ
ロックコポリマー シェル社製 商品名「クレイトンG
1657」 HNBR:水添アクリロニトリル−ブタジエンゴム 日
本ゼオン社製 商品名「Zetpol 1020」 EPDM:エチレン−プロピレン−ジエンコポリマー
出光DSM社製 商品名「ケルタン 312」 ACM:アクリルゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol AR32」 SBS:スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポ
リマー シェル社製 商品名「カリフレックス KX1
55P」 CHR:エピクロルヒドリンゴム 日本ゼオン社製 商
品名「Gechron1100」 粒子状SB:スチレンブタジエン系ラテックス 日本ゼ
オン社製 商品名「Nipol LX430」の分散媒
を水から乳酸メチルに置換したもの。平均粒径=0.1
5μm。 粒子状NB:アクリロニトリル−ブタジエン系ラテック
ス 日本ゼオン社製 商品名「Nipol LX51
3」、平均粒径=0.14μm。 粒子状AC:アクリレート系ラテックス 日本ゼオン社
製 商品名「NipolLX811」の分散媒を水から
N−メチルピロリドン(NMP)に置換したもの。平均
粒径=0.11μm。 粒子状MB:メタクリル酸メチル−ブタジエン系ラテッ
クス 武田薬品工業社製商品名「クロスレン2M−33
A」の分散媒を水からNMP80重量%とエタノール2
0重量%の混合液に置換したもの。平均粒径0.16μ
m。 PNB:ポリノルボルネンゴム 日本ゼオン社製 商品
名「NORSOREX」
pol BR−1220L」 SBR:スチレン−ブタジエンゴム 日本ゼオン社製
商品名「Nipol 1502」NBR:アクリロニト
リル−ブタジエンゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol 1043」 IR:イソプレンゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol IR−2200」 SEBS:スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブ
ロックコポリマー シェル社製 商品名「クレイトンG
1657」 HNBR:水添アクリロニトリル−ブタジエンゴム 日
本ゼオン社製 商品名「Zetpol 1020」 EPDM:エチレン−プロピレン−ジエンコポリマー
出光DSM社製 商品名「ケルタン 312」 ACM:アクリルゴム 日本ゼオン社製 商品名「Ni
pol AR32」 SBS:スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポ
リマー シェル社製 商品名「カリフレックス KX1
55P」 CHR:エピクロルヒドリンゴム 日本ゼオン社製 商
品名「Gechron1100」 粒子状SB:スチレンブタジエン系ラテックス 日本ゼ
オン社製 商品名「Nipol LX430」の分散媒
を水から乳酸メチルに置換したもの。平均粒径=0.1
5μm。 粒子状NB:アクリロニトリル−ブタジエン系ラテック
ス 日本ゼオン社製 商品名「Nipol LX51
3」、平均粒径=0.14μm。 粒子状AC:アクリレート系ラテックス 日本ゼオン社
製 商品名「NipolLX811」の分散媒を水から
N−メチルピロリドン(NMP)に置換したもの。平均
粒径=0.11μm。 粒子状MB:メタクリル酸メチル−ブタジエン系ラテッ
クス 武田薬品工業社製商品名「クロスレン2M−33
A」の分散媒を水からNMP80重量%とエタノール2
0重量%の混合液に置換したもの。平均粒径0.16μ
m。 PNB:ポリノルボルネンゴム 日本ゼオン社製 商品
名「NORSOREX」
【0041】<電極の製造>正極スラリーはLiCoO
2 60重量部、導電性カーボン5重量部、バインダー
として表1の粒子状AC 2重量部、N−メチルピロリ
ドン(以下、NMPという)40重量部をボールミルで
混合して製造した。負極スラリーは、高純度天然黒鉛6
0重量部、バインダーとして表1の粒子状SB 4重量
部、乳酸メチル 45重量部をボールミルで混合して製
造した。上記正極及び負極のスラリーを、先に得た被覆
された集電体に、それぞれドクターブレード法によって
均一に塗布した。これを120℃、15分間乾燥機で乾
燥した後、さらに真空乾燥機にて5mmHg、120℃
で2時間減圧乾燥し、正極及び負極の活物質層の厚みを
200μmの電極を作成した。これをさらに2軸のロー
ルプレスによって、120℃で表2に示す圧縮比で圧縮
した。このようにして得られた電極を折り曲げ試験及び
結着持続性試験を行った。結果は、正極について表2、
負極について表3に示す。
2 60重量部、導電性カーボン5重量部、バインダー
として表1の粒子状AC 2重量部、N−メチルピロリ
ドン(以下、NMPという)40重量部をボールミルで
混合して製造した。負極スラリーは、高純度天然黒鉛6
0重量部、バインダーとして表1の粒子状SB 4重量
部、乳酸メチル 45重量部をボールミルで混合して製
造した。上記正極及び負極のスラリーを、先に得た被覆
された集電体に、それぞれドクターブレード法によって
均一に塗布した。これを120℃、15分間乾燥機で乾
燥した後、さらに真空乾燥機にて5mmHg、120℃
で2時間減圧乾燥し、正極及び負極の活物質層の厚みを
200μmの電極を作成した。これをさらに2軸のロー
ルプレスによって、120℃で表2に示す圧縮比で圧縮
した。このようにして得られた電極を折り曲げ試験及び
結着持続性試験を行った。結果は、正極について表2、
負極について表3に示す。
【0042】
【表2】
【0043】
【表3】
【0044】<電池の製造と電池性能評価>表2(正
極)及び表3(負極)に示す正極及び負極をそれぞれ直
径15mmの円形に切り抜き、直径18mm、厚さ25
μmの円形ポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ
ーを介在させて、互いに活物質が対向し、外装容器底面
に正極のアルミ箔が接触するように配置し、さらに負極
の銅箔上にエキスパンドメタルを入れ、ポリプロピレン
製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容
器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ
0.25mm)中に収納した。この容器中にエチレンカ
ーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1に混
合した溶媒に、電解質としてLiPF6を1モル/リッ
トルの濃度に溶解した電解液を、空気が残らないように
注入した。ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器
に厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて
固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚さ約2m
mのコイン型電池を各条件ごとに20セルずつ製造し
た。こうして得られた電池のサイクル特性を充放電容量
保持率として評価した。結果を表4に示す。
極)及び表3(負極)に示す正極及び負極をそれぞれ直
径15mmの円形に切り抜き、直径18mm、厚さ25
μmの円形ポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ
ーを介在させて、互いに活物質が対向し、外装容器底面
に正極のアルミ箔が接触するように配置し、さらに負極
の銅箔上にエキスパンドメタルを入れ、ポリプロピレン
製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容
器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ
0.25mm)中に収納した。この容器中にエチレンカ
ーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1に混
合した溶媒に、電解質としてLiPF6を1モル/リッ
トルの濃度に溶解した電解液を、空気が残らないように
注入した。ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器
に厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて
固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚さ約2m
mのコイン型電池を各条件ごとに20セルずつ製造し
た。こうして得られた電池のサイクル特性を充放電容量
保持率として評価した。結果を表4に示す。
【0045】
【表4】
【0046】比較例19 表1の被覆用材料Hを含むトルエン溶液にアルミニウム
粉末(平均粒経3μm)を被覆用材料Hと同じ重量部加
えたこと以外は、実施例8と同様の方法によって正極を
作成し、折り曲げ試験及び結着持続性試験を行った。そ
の結果、折り曲げ試験の結果は、32であった。また結
着持続性試験は5であった。この結果は、被覆用材料を
全く用いていない正極に比較すると結着持続性の向上の
効果は認められるものの、剥がれが多くの電極で確認さ
れ、再現性が足りず、実用性の観点で不十分な結果であ
ったといわざるを得ない。
粉末(平均粒経3μm)を被覆用材料Hと同じ重量部加
えたこと以外は、実施例8と同様の方法によって正極を
作成し、折り曲げ試験及び結着持続性試験を行った。そ
の結果、折り曲げ試験の結果は、32であった。また結
着持続性試験は5であった。この結果は、被覆用材料を
全く用いていない正極に比較すると結着持続性の向上の
効果は認められるものの、剥がれが多くの電極で確認さ
れ、再現性が足りず、実用性の観点で不十分な結果であ
ったといわざるを得ない。
【0047】比較例20 表1の被覆用材料Hを含むトルエン溶液にリチウムイオ
ンの吸蔵、放出が可能なグラファイト粉末を被覆用材料
Hと同じ重量部加えたこと以外は、実施例23と同様の
方法によって負極を作成し、折り曲げ試験及び結着持続
性試験を行った。その結果、折り曲げ試験では41であ
った。また結着持続性試験は6であった。この結果は、
被覆用材料を全く用いていない負極に比較すると結着持
続性の向上の効果は認められるものの、剥がれが多くの
電極で確認され、再現性が足りず、実用性の観点で不十
分な結果であったといわざるを得ない。
ンの吸蔵、放出が可能なグラファイト粉末を被覆用材料
Hと同じ重量部加えたこと以外は、実施例23と同様の
方法によって負極を作成し、折り曲げ試験及び結着持続
性試験を行った。その結果、折り曲げ試験では41であ
った。また結着持続性試験は6であった。この結果は、
被覆用材料を全く用いていない負極に比較すると結着持
続性の向上の効果は認められるものの、剥がれが多くの
電極で確認され、再現性が足りず、実用性の観点で不十
分な結果であったといわざるを得ない。
Claims (6)
- 【請求項1】 ポリマーを1種または2種以上混合して
なる集電体表面被覆用材料で、引張り強さ0.1Kgf
/cm2〜500Kgf/cm2、伸び50%〜4,00
0%、かつ体積固有抵抗値106Ωcm以上の集電体表
面被覆用材料。 - 【請求項2】 ポリマーが、未架橋ゴム、未架橋粒子状
ポリマー、または架橋粒子状ポリマーである請求項1記
載の集電体表面被覆用材料。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の集電体表面被覆
用材料からなる層を有する集電体。 - 【請求項4】 請求項3記載の集電体に、活物質、バイ
ンダー及び液状物質を含有するスラリーを塗布、乾燥し
て電極となした後、圧縮して、電極の厚さを圧縮前の厚
さに対して、圧縮比0.2〜0.8となるように圧縮す
ることを特徴とするリチウムイオン二次電池電極の製造
方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の方法により製造されたリ
チウムイオン二次電池電極。 - 【請求項6】 請求項5記載の電極を含有するリチウム
イオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10062133A JPH11250916A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 集電体被覆用材料、集電体、リチウムイオン二次電池用電極とその製造方法、及び電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10062133A JPH11250916A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 集電体被覆用材料、集電体、リチウムイオン二次電池用電極とその製造方法、及び電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11250916A true JPH11250916A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13191289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10062133A Pending JPH11250916A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 集電体被覆用材料、集電体、リチウムイオン二次電池用電極とその製造方法、及び電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11250916A (ja) |
Cited By (20)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2017199798A1 (ja) * | 2016-05-16 | 2017-11-23 | Jsr株式会社 | 蓄電デバイス用集電体およびその製造方法、蓄電デバイス用電極およびその製造方法、保護層形成用スラリー、ならびに蓄電デバイス |
| WO2019022408A1 (ko) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 동박, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 이차전지 |
| KR20190011671A (ko) * | 2017-07-25 | 2019-02-07 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 동박, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 이차전지 |
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| CN113809388A (zh) * | 2020-06-16 | 2021-12-17 | 华为技术有限公司 | 复合固态电解质材料及其制备方法、锂二次电池和终端 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP10062133A patent/JPH11250916A/ja active Pending
Cited By (31)
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